Tarnowskie Góry, 2010-12-05 Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej ul. Konarskiego 22 44-100 Gliwice

Opowieść o losie polskiej energetyki zgotowanym jej przez jednego agenta SB.

Część 135

Powody pozostawienia polskich kotłów rusztowych w stanie zacofania technicznego

z okresu pierwszych lat istnienia Peerelu.

7. O tym co przede wszystkim złożyło się

na całkowity brak w Polsce nowoczesnych kotłów rusztowych.

III. Trzecim (głównym) powodem była awanturnicza działalność Głównego Inspektoratu Gospodarki Energetycznej i ówczesnego Ministerstwa Przemysłu Chemicznego - część dwudziesta szósta.

Po spowodowaniu niezrealizowania faktycznie w ogóle zadań kierunku 5 Programu Rządowego PR-8, innym skutkiem wydania BPPTiF „PROERG” polecenia niewykonywania prac dotyczących kotłów było uniemożliwienie zapobieżenia produkowania po dziś dzień przez ZUK-Stąporków rusztów będących wyjątkowymi bublami.

Jak ignoranckie może być podejście do doprowadzenia powietrza do paleniska rusztowego, to można uzmysłowić sobie za sprawą wynalazku dr hab. inż. Andrzeja Szlęka.

Ustęp sześćdziesiąty piąty. Istota jego wynalazku (zgłoszenie patentowe nr P383941) ma polegać na odsysaniu powietrza z tylnych stref podmuchowych, dopływającego do nich ze skrzyni podmuchowej.

W referacie dr hab. inż. Andrzeja Szlęka konieczność stosowania owego wynalazku uzasadniana jest jak następuje: „niedoskonałości konstrukcyjne kotła, takie jak szczeliny pomiędzy rusztem a strefami podmuchowymi oraz nieszczelności konstrukcji, uniemożliwiają pełną kontrolę ilości powietrza w poszczególnych strefach.”

Jest tam również wyjaśnienie w jakiego powodu, a mianowicie, że te „niedoskonałości konstrukcyjne” prowadzą do powstania „nadmiaru powietrza w tylnej części rusztu, którego konsekwencją jest wyższa emisja tlenków węgla oraz wyższa emisja pyłów”, ze stwierdzeniem że „te niekorzystne zjawiska ograniczyć można poprzez zastosowanie recyrkulacji powietrza.”

W sprawie owej recyrkulacji z referatu można dowiedzieć się niewiele, bo tylko że „układ recyrkulacji składa się z wentylatora zasysającego powietrze z tylnej części rusztu”, które następnie mieszane jest z powietrzem doprowadzanym do skrzyni podmuchowej przez wentylator podmuchowy, a z niej z powrotem dopływa ono do stref podmuchowych.

Ze schematu przedstawionego na Rys. 4 wynikałoby jednak, że już nie do stref podmuchowych z których jest ono zasysane, lecz wyłącznie do stref pozostałych znajdujących się przed nimi. Jest to oczywiście fizyczną niemożliwością, choćby wobec informacji, że powietrze zasysane miesza się z powietrzem tłoczonym przez wentylator podmuchowy, a ono przecież dopływa do skrzyni podmuchowej wspólnej dla wszystkich stref. W samej tej recyrkulacji mamy do czynienia z pomysłem w rodzaju pozostawiania wanny kąpielowej jako próżnej wyjęciem korka spustowego, przy otwartym kranie doprowadzającym do niej wodę. Sama wanna nawet przypomina swoim kształtem lej strefy podmuchowej.

W odróżnieniu od wanny, otwartym pozostaje tylko pytanie skąd bierze się powietrze do owej recyrkulacji jako ciągłej, skoro do stref podmuchowych może ono dopływać tylko ze wspólnej skrzyni podmuchowej, a jedynymi konstrukcyjnymi nieszczelnościami samych stref podmuchowych od zarania ich stosowania mogą być uszczelnienia międzystrefowe oraz uszczelnienia boczne pokładu rusztowego. Te uszczelnienia nie mają jednak połączenia ze skrzynią podmuchową.

Dopływ powietrza ze skrzyni podmuchowej do lejów stref podmuchowych następuje wyłącznie przez regulowane klapy wlotu powietrza - indywidualne dla każdej ze stref. Te klapy zawsze przynajmniej były konstruowane jako mające być szczelne. Jeśli eksploatacyjnie, czy nawet konstrukcyjnie nie są, to jedynym logicznym działaniem może być tylko spowodowanie aby tak się stało. Nikt przecież nie będzie kwestionował prawidłowości doprowadzenia wody do wanny nieszczelnością kranu, którym ona dopływa. Przy szczelnej klapie i możliwości sterowania nią, ilość doprowadzanego do strefy podmuchowej powietrza można tak samo regulować, jak kranem ilość wody dopływającej do wanny, łącznie z całkowitym odcięciem dopływu powietrza do danej strefy ze skrzyni podmuchowej.

Same konstrukcyjne nieszczelności uszczelnień międzystrefowych powodują wyłącznie przepływ powietrza między sąsiadującymi ze sobą strefami. Zależy on przy tym od różnicy utrzymywanego w nich ciśnienia, która w czynnych strefach podmuchowych - poza tymi do których dopływ powietrza jest odcięty klapą całkowicie, lub są tego dopływu pozbawione - w prawidłowo eksploatowanym palenisku jest stopniowo coraz mniejsza idąc w kierunku do tyłu rusztu. Po to aby powietrze nie wylatywało spod rusztu poza tylną strefę podmuchową, wystarczy pozbawić ją klap wlotu powietrza do niej ze skrzyni podmuchowej. Wtedy będzie ona tylko napełniana powietrzem dopływającym przez uszczelnienie międzystrefowe dzielące ją od strefy podmuchowej znajdującej się przed nią. W bardzo małych ilościach, ponieważ w prawidłowo eksploatowanym palenisku ciśnienie powietrza w tej strefie będzie bardzo niskie.

Duże podciśnienie w strefach z odsysanym powietrzem spowoduje natomiast także dużą różnicę ciśnienia między tymi strefami i strefą przed nimi bez owego odsysania. Efektem tego będzie duży wzrost wypływu powietrza z niej przez uszczelnienie międzystrefowe do strefy z odsysanym powietrzem.

Ustęp sześćdziesiąty szósty. Absurdalność „wynalazku” dr hab. inż. Andrzeja Szlęka łatwo można wykazać w oparciu o treść jego referatu.

a. Dowodzi ona między innymi, że jego wiedza w sprawie samego doprowadzenia powietrza do paleniska rusztowego nie wychodzi poza tą sprzed około stu lat, kiedy wszystkie ruszty wędrowne nie miały jeszcze strefowej regulacji powietrza podmuchowego. Efektem takiej jego wiedzy było między innymi powielenie w referacie (Rys. 1) graficznego przebiegu procesu spalania węgla na długości rusztu z czasów, kiedy w miarę ekonomiczne spalanie węgla udawało się osiągnąć w zakresie obciążenia kotła od połowy jego wydajności znamionowej wzwyż. Tymczasem, jak wynika z treści referatu, skuteczność działania jego „wynalazku” sprawdzano przy obciążeniu kotła WR25 wynoszącym zaledwie 20 procent jego wydajności znamionowej.

W kotle z paleniskiem warstwowym, dla którego jest przeznaczony ów „wynalazek”, zmianę obciążenia (wydajności) kotła reguluje się prędkością pokładu rusztowego. Stanowi to, że prędkość rusztu jest tym niższa, im niższe jest to obciążenie. Przy założonej (dla uproszczenia) stałej sprawności kotła, prędkość ta zmienia się więc liniowo w stosunku do tego obciążenia. Zakładając dalej, że czas przebywania węgla na ruszcie do czasu jego spalenia się jest także proporcjonalny do jego ilości doprowadzanej do paleniska, mamy do czynienia ze zjawiskiem kończenia się procesu spalania węgla tym bliżej przodu rusztu, im niższe jest obciążenie kotła.

Fabryka „SEFAKO” ma w swoim programie produkcyjnym rusztowe kotły płomienicowo-płomieniówkowe typoszeregu KRm o znamionowej wydajności cieplnej kolejno: 0,6; 0,9 i 1,4 MW. Wszystkie mają ruszt o tej samej szerokości 900 mm, natomiast coraz większa jest jego długość. Odpowiednio: 2000; 2400 i 3200 mm. Zgodnie jednak z logiką techniczną długość tych rusztów (biorąc za podstawę ruszt długości 2400 dla kotła KRm 0,9) powinna wynosić kolejno: 1600; 2400 i 3700 mm.

Skoro jednak kocioł o wydajności cieplnej 0,6 MW ma osiągnąć ją przy długości rusztu 1600, kocioł o wydajności cieplnej 0,9 MW przy długości rusztu 2400, a kocioł o wydajności cieplnej 1,4 MW przy długości rusztu 3700 mm, to zgodnie z logiką techniczną, w kotle o wydajności cieplnej 1,4 MW z rusztem o długości 3700 mm, przy jego obciążeniu 0,6 MW proces spalania się węgla powinien kończyć się w odległości 2000 mm od przodu rusztu, a przy obciążeniu 0,9 MW w odległości 2400 mm od przodu rusztu. Dopiero przy jego wydajności znamionowej 1,4 MW ma się on zakończyć na końcu rusztu.

Zgodnie także z logiką techniczną, przy każdym z tych trzech obciążeń kotła doprowadzenie powietrza podmuchowego pod pokład rusztowy powinno być ograniczone do tej samej długości rusztu od przodu, na której przebiega proces spalania węgla.

Jak stanowi treść referatu, efekt recyrkulacji powietrza (ściśle odsysania powietrza z tylnych stref podmuchowych, z jego wprowadzaniem z powrotem do skrzyni podmuchowej), był sprawdzany przy obciążeniu kotła wodnego typu WR25 wynoszącym około 6 MW, a więc stanowiącym zaledwie 20 procent jego wydajności znamionowej wynoszącej 29 MW. Przy prawidłowym przebiegu procesu spalania węgla na ruszcie (oceniając na podstawie ilości stref podmuchowych pokazanych na Rys. 4 referatu), węgiel powinien spalić się całkowicie już na końcu drugiej od przodu strefy podmuchowej, przy jednoczesnym całkowitym odcięciu dopływu powietrza do siedmiu pozostałych.

Tymczasem, jak wynika z tego rysunku, powietrze ową recyrkulacją zostało wyssane tylko z dwóch stref podmuchowych, kiedy powinno być wyssane aż siedmiu - licząc od końca rusztu.

Bez wyjaśnienia pozostaje także dlaczego przy obciążeniu kotła wynoszącym zaledwie 20 procent jego wydajności znamionowej, węgiel pali się na takiej długości rusztu, jak to pokazano na tym rysunku (nad siedmioma pierwszymi strefami), skoro proporcje długości rusztu na której pali się węgiel w stosunku do długości pokrytej już całkowicie wypalonym żużlem powinny być akurat odwrotne.

b. Treść referatu reklamującego ów w „wynalazek” przede wszystkim dowodzi, że jego autor w ogóle nie powinien wypowiadać się w sprawie techniki spalania węgla w palenisku rusztowym.

Inż. J. Kopydłowski dysponuje wynikami dziesięciu badań kotła typu WR25, wykonanymi profesjonalnie w latach 70-tych u. w. W tym samym czasie mgr inż. Aniela Kopydłowska w Centralnym Biurze Konstrukcji Kotłów dokonała także całościowej oceny tego kotła.

Wśród wszystkich badań kotła nie ma żadnego, w którym sprawność kotła przekraczałaby 80 % nawet w wąskim ówcześnie zakresie optymalnych obciążeń kotła z paleniskiem warstwowym. Są wśród nich natomiast wyniki badań przy obciążeniu kotła 7,9 MW, a więc praktycznie tak samo niskim jak podczas badań tego kotła z zastosowaniem w nim owej recyrkulacji powietrza.

Kocioł przy tym obciążeniu, jako badany przez ZPB „ENERGOPOMIAR” w Zakładach Górniczych - Lubin, miał sprawność 68,8 %, przy temperaturze spalin wylotowych 130 ⁰C i zawartości tlenu w spalinach wylotowych O₂=15,8 %. Jego strata wylotowa (w cieple spalin odprowadzanych do atmosfery) wynosiła 16 %, a obecności tlenku węgla w spalinach nie stwierdzono.

Z Tablicy 1 można natomiast dowiedzieć się, że podczas drugiej próby badania efektów zastosowania w kotle owego „wynalazku”:

- sprawność kotła bez recyrkulacji wynosiła 89 %, a po jej włączeniu zwiększyła się o 4 %,

czyli osiągnęła wartość 92,6 %, kiedy sama szacunkowo obliczona strata wylotowa musiałaby

wynosić 18 %.

- temperatura spalin wylotowych przy pracy kotła bez recyrkulacji wynosiła 118 ⁰C, a po jej włączeniu spadła o 7 %,

czyli do 110 ⁰C;

- zawartość tlenu w spalinach wylotowych przy pracy kotła bez recyrkulacji wynosiła O₂=16,9 %, a po jej włączeniu

spadła o 9 %, czyli do wartości O₂=15,4 %.

Do obliczenia współczynnika nadmiaru powietrza służy wzór: λ = 21 : (21 - O₂)

Wynika z niego, że bez owej recyrkulacji współczynnik nadmiaru powietrza wynosił: λ = 21 : (21 - 16,9) = 5,1, natomiast przy włączonej recyrkulacji zmalał do: λ = 21: (21-15,4) = 3,8. Tak samo obliczony współczynnik nadmiaru powietrza w kotle badanym w Zakładach Górniczych ma wartość: λ = 21: (21-15,8) = 4,0. Różnice wartości 4,0 tego współczynnika i 3,8 daleko mieszczą się w granicach błędu pomiaru zawartości tlenu w spalinach.

Inż. J. Kopydłowski poświęcił jednak dziesiątki lat swojego czasu między innymi po to, aby wartość tego współczynnika nie tylko mieściła się w granicach 1,4÷1,7 (patrz część 134, str. 2), lecz mogła być jeszcze niższa.

Niektórzy użytkownicy kotłów wiedzą już, że aby zapobiec przepływowi powietrza przez tylną część rusztu, to w miarę jak maleje obciążenie kotła wystarczy tylko odpowiednio sterować klapami wlotu powietrza do stref podmuchowych - oczywiście odpowiednio skonstruowanymi. W referacie o nieprawidłowej konstrukcji tych klap w tysiącach eksploatowanych w kraju kotłach nie ma nic.

Natomiast każdy znający się na regulacji doprowadzenia powietrza podmuchowego pod ruszt doskonale musi zdawać sobie sprawę z tego, że zastosowanie tego „wynalazku” czyniłoby ją całkowicie niemożliwą,

(-) Jerzy Kopydłowski

7. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja

ul. Czackiego 3/5, 00-043 Warszawa

8. Energetyka, Redakcja

ul. Jordana 25; 40-952 Katowice

9.

10. Izba Gospodarcza Ciepłownictwo Polskie

ul. Eligijna 59, 02-787 Warszawa

Także kilkudziesięciu PT Użytkowników kotłów z

polskim lub krajowym paleniskiem narzutowym i

mających te kotły na stanie oraz kilkuset innych.

5. JM Rektor Politechniki Krakowskiej

6. JM Rektor Politechniki Łódzkiej

7. JM Rektor Politechniki Poznańskiej

8. JM Rektor Politechniki Warszawskiej

9. JM Rektor Politechniki Wrocławskiej

Do wiadomości: 1. Raciborska Fabryka Kotłów „RAFAKO” ul. Łąkowa 31; 47-300 Racibórz 2. Sędziszowska Fabryka Kotłów „SEFAKO” ul. Przemysłowa 9; 28-340 Sędziszów 3. Fabryka Palenisk Mechanicznych ul. Towarowa 11; 43-190 Mikołów 4. Zakłady Urządzeń Kotłowych „Stąporków” ul. Górnicza 3; 26-220 Stąporków 5. Krajowa Agencja Poszanowania Energii ul. Mokotowska 35; 00-560 Warszawa 6. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska ul. Powstańców 41 a; 40-024 Katowice W wiadomej sprawie: 1. JM Rektor Akademii Górniczo-Hutniczej 2. JM Rektor Politechniki Białostockiej 3. JM Rektor Politechniki Częstochowskiej 4. JM Rektor Politechniki Gliwickiej

Profesora nadzwyczajnego i zarazem zastępcy dyrektora d/s naukowych w Instytucie Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej.

Wygłoszonym na XII Forum Ciepłownictwa Polskiego zorganizowanym przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w Międzyzdrojach 14-17 września 2008 r., a następnie spopularyzowanym internetowo, celem wprowadzenia w błąd jak zwykle nieświadomych niczego użytkowników kotłów rusztowych.

Inż. J. Kopydłowski zna to zjawisko (wymagające pewnych uwarunkowań) z wieloletniej obserwacji procesu spalania węgla na ruszcie. Jak jednak można zorientować się z treści opowieści, w maksymalnym stopniu ogranicza się do przedstawiania w niej własnego zdania; co bynajmniej nie jest spowodowane treścią Załącznika I do części 51.

Oczywiście jako utrzymywany na koszt Państwa, a więc całego społeczeństwa, któremu za wydatkowane na niego pieniądze powinien pomagać, a nie szkodzić.

Które w treści referatu raz jest powietrzem, drugim razem powietrzem z zasysanym wraz z nim tlenkiem węgla mającym powstawać w warstwie koksu w miejscu gdzie węgiel już przestał palić, a trzecim razem spalinami z komory paleniskowej.

Aby nie było żadnych wątpliwości: 1. „Układ recyrkulacji składa się z wentylatora zasysającego powietrze z tylnej części rusztu. ... Strumień tego powietrza mieszany jest z głównym strumieniem powietrza podmuchowego ... , co pokazuje rysunek 4. (czytaj: rysunek pokazuje, że powietrze jest zasysane spod pokładu rusztowego; niezależnie od tego tył rusztu, to nie komora paleniskowa).” 2. „Dzięki takiemu rozwiązaniu ... zassany zostaje tlenek węgla powstający nad końcem rusztu i zawrócony do strefy spalania, gdzie ma szansę ulec spaleniu (czytaj: jeśli tlenek węgla zawracany jest do strefy spalania, to oczywistym być musi, że jako zasysany ze strefy gdzie do takiego spalania nie dochodzi).” 3. „Analizowana metoda poprawy działania kotła rusztowego poprzez zastosowanie gazów z wnętrza komory spalania (czytaj: wszystko co wypełnia komorę paleniskową podczas pracy kotła to są spaliny) jest rozwiązaniem przynoszącym wiele korzyści, ... „

Osiągniętą bez zastosowania owego „wynalazku”, który zdaniem jego autora „w przypadku niskiego obciążenia kotła, jakie miało miejsce w opisywanych badaniach, ... pozwala na zapewnienia właściwej, koniecznej do całkowitego spalania paliwa, ilości powietrza. W kotle niewyposażonym w rozwiązanie według tego wynalazku konieczne jest zwiększenie całkowitej ilości powietrza czego efektem jest duża ilość powietrza przedostającego się do kotła (czytaj: do komory paleniskowej) poza strefą spalania, co jest przyczyną wysokiej straty wylotowej ... .”

Właściwą ilością powietrza konieczną do całkowitego spalania węgla ma być jego ilość przy współczynniku nadmiaru powietrza wynoszącym 3,8 - porównaj treść części 134 opowieści.

4

Każdego kto może uzupełnić treść opowieści lub ma uwagi do niej uprasza się o podzielenie się nimi, z gwarancją załączenia ich do kolejnej części opowieści dla zapoznania z nimi wszystkich otrzymujących ją.

Wyjaśnienie: Dotychczasowe nieprzekazywanie uwag krytycznych do treści opowieści wynika z faktu, że nikt ich dotąd nie wniósł. Czy wynika to z tego, że nie ma podstaw do takich uwag, to aktualnie można się tylko tego domyślać.

---